حیات با دی‌ان‌ای مصنوعی

کد‌های ژنتیکی حیات همیشه دربردارنده چهار کد طبیعی بوده‌اند. این چهار پایه با جفت شدن دو جفت تشکیل می‌دهند که می‌توان آن‌ها را به پله‌های نردبان دی‌ان‌ای تشبیه کرد. این چهار پایه و ترکیب دوتاییشان را می‌توان به سادگی با جانمایی دوباره برای ساخت یک باکتری ساده، درخت، پنگوئن و انسان به کار برد، آن‌ها شکل دهنده هرآنچه که از حیات می‌شناسیم هستند.

حالا اما محققان در انستیتو تحقیقاتی اسکریپس  یا TSRI موفق شده‌اند که یک ارگانیسم پایدار نیمه ترکیبی بسازند که علاوه بر آن چهار پایه طبیعی دو پایه مصنوعی هم در ترکیب ژنتیکی‌اش اضافه دارد. محققان این باکتری جدید را بر اساس تحقیقی از همین موسسه در سال 2014 ساخته‌اند، که دوپایه مصنوعی به نام X و Y را به  چهار پایه طبیعی A، T، C و G اضافه کرد.

ATCG علامت اختصاری برای چهار باز نوکلئوتیدی به نام‌های تیامین، آدنین، گوانین و سیتوزین هستند که پایه‌های دی‌ان‌ای را تشکیل می‌دهند. در آر‌ان‌ای به جای باز تیامین باز ارواسیل وجود دارد. بازهای نوکلئوتیدی در ساختمان دی‌ان‌ای به گروه‌های قند دئوکسی ریبوز متصل‌اند. در ترکیب دی‌ان‌ای باز تیامین فقط با آدنین ترکیب شده و به آن می‌چسبد. گوانین هم فقط با سیتوزین ترکیب می‌شود. به این ترتیب جفت‌های AT و CG پدید می‌آید که ساختار مارپیچی دی‌ان‌ای را شکل می‌دهد.

 استاد TSRI پرفسور «فلوید رامسبرگ» حالا نشان داده‌اند که ارگانیسم تک سلولی آن‌ها می‌تواند پایه‌های مصنوعی‌اش را به طور نامحدود در زمان تقسیم شدن حفظ کند. نتایج تحقیق آن‌ها در Proceedings of the National Academy of Sciences  منتشر شده است. « ما این  ارگانیسم مصنوعی را بیشتر شبیه انواع زنده کردیم». این را رامسبرگ می‌گوید. با این حال آن‌ها گفته‌اند که هنوز تا کارایی این ارگانیسم‌ها فرسنگ‌ها در آینده فاصله است، اما محققان می‌گویند تلاش‌ها می‌تواند برای ایجاد کاربری این ارگانیسم‌های تک سلولی در صنعت دارویی و مکمل‌های کشاورزی متمرکز شود.

همان‌طور که در تصویربالا دیده می‌شود، اضافه شدن این دو پایه به محققان اجازه می‌دهد تعداد بیشتری پروتئین با ترکیب‌های متنوع‌تری بسازند. این پروتئین‌های جدید را می‌توان در پزشکی، داروسازی و کشاورزی به کار گرفت.

رامسبرگ و همکارانش در سال 2014 از این پایه‌های جدید در کدهای ژنتیکی به همراه یک باکتری E.coli اصلاح شده رونمایی کردند، که این پایه‌های مصنوعی را درترکیب ژنتیکی‌اش داشت. اما آن باکتری نمی‌توانست در تقسیمات بعدی این پایه‌ها را در ترکیب ژنتیکی‌اش نگاه دارد. یعنی X و Y به مرور زمان از ترکیب ژنتیکی باکتری حذف می‌شدند و با حذف آن‌ها اطلاعاتی که در آن‌ها وجود داشت هم از بین می‌رفت. رامسبرگ می‌گوید:« ژنوم شما فقط برای یک روز پایدار نیست، بلکه برای کل چرخه حیاتتان پایدار می‌ماند، بنابراین اگر این ارگانیسم‌های نیمه ترکیبی می‌خواهند واقعا ارگانیسم باشند، باید به طور پایدار از این بخش جدید پشتیبانی کرده و آن را نگاه دارند».

رامسبرگ و همکارانش برای ساختن باکتری‌ای که به صورت پایدار از این پایه‌های اضافه نگهداری و استفاده کند، از قیچی ژنتیکی کریسپر استفاده کردند. این ابزار که منشاء باکتریایی دارد، کمک می‌کند نوعی پاسخ ایمنی سازگار به وجود این پایه‌های اضافه پدید آمده و آن‌ها در سیستم ژنتیکی باکتری ماندگار شوند. حالا محققان می‌خواهند در گام‌های بعدی کاربری‌هایی برای این ارگانیسم‌ها نیمه ترکیبی بیابند. 

علی رنجبران / روزنامه نگار علم

No tags for this post.